自适应控制课件.ppt

1、第二章自适应控制、自适应控制概述基本概念、解决的问题、分类和开发模型参考自适应控制系统说明可曹征系统的结构自适应控制方法自适应曹征控制最小分布式自曹征控制器极点配置自曹征控制器自控制器PID控制、2.1.1自适应控制概述、2 . 1 . 1自适应控制系统的功能和特性、研究对象：具有不确定性的系统、受控制对象及其环境的数学模型不完全确定。生物可以有意识地调整自己的参数，改变自己的习性，以适应新的环境特性。自适应控制的特点：研究具有不确定性的对象或不确定性的对象，可以消除系统结构扰动引起的系统误差。对数学模式的依赖度很低。只需要较少的字典测试知识自适应控制是复杂的反馈控制。2.1自适应控制概述、2

2、.1.2自适应控制系统的分类、(1)前馈自适应控制、前馈自适应控制结构图、前馈自适应反馈复合控制系统的结构相似，但不同之处在于添加了自适应机制，可以调整控制器。2.1自适应控制概述、2.1.2自适应控制系统的分类、(2)反馈自适应控制、反馈自适应控制图、除现有反馈回路外，反馈自适应控制系统中新增的自适应机制形成了另一反馈回路。2.1自适应控制概述，2如果参考模型始终具有所需的闭环性能，则确保控制过程的响应特性与参考模型的动态性能相匹配。模型参考自适应控制系统贴图，(4)自适应曹征控制，2.1自适应控制概述，2.1.2自适应控制系统分类，自曹征控制系统贴图，自曹征控制系统也称为自适应最优化控制或

3、模型识别自适应控制。2.2模型参考可变控制、2.2.1模型参考可变控制的数学说明、模型参考可变控制系统由参考模型、可曹征系统和可变机制三部分组成。目的：确保参考模型和可曹征系统之间的性能一致性。模型参考可变控制系统结构图表，广义误差向量不为零牙齿的情况下，可变机构将可曹征机构的结构或参数按一定规律变化，或直接改变控制目标输入信号。确保系统的性能指标达到或接近所需的性能指标。2.2模型参考自适应控制，2.2.1模型参考自适应控制的数学描述，参数自适应方案：通过更新可曹征机构的参数实现的模型参考自适应控制。信号集成自适应方案：通过改变应用于系统的输入信号实现的模型参考自适应控制。模型参考可变控制系

4、统结构，2.2.1模型参考可变控制的数学说明，2.2.1.1并行模型参考可变系统的数学模型，并行模型参考可变系统可以用状态方程和输入输出方程来说明。，1，由状态方程描述的模型参考自适应系统，(2.1)，参考模型：可曹征参数模型参考自适应系统，可曹征系统，(2.2)，广义误差向量，连续模型参考自适应控制系统，1，对于由状态方程描述的模型参考自适应系统信号集成自适应方案的模型参考自适应系统，可曹征系统的输入和输出方程，(2.10)，通过广义误差的自适应规则描述的自适应曹征，2，输入和输出方程描述的模型参考自适应系统，2.2.1.1并行模型参考自适应系统的数学模型，信号集成自适应系统中可曹征系统的输

5、入和输出方程，对于离散模型参考可变控制系统输入和输出方程，参考模型，() 可曹征参数模型参考自适应系统中的可曹征系统，信号集成自适应系统的模型参考自适应系统，系统模型，(2.3)，(2.6)，离散模型参考自适应系统，(2.6)，信号集成自适应系统的系统模型，模型参考自适应系统输入输出方程说明比较可曹征系统，信号集成自适应方案的模型参考自适应系统， 在用状态方程描述的参数自适应系统中，等效系统的状态向量为，等价值，2.2.1.3模型参考自适应系统的等效误差系统，2.2.1模型参考自适应控制的数学描述，同样，离散系统的等效误差方程采用模型参考自适应系统的等效误差系统图表，2.2.2使用Lyapun

6、ov稳定性理论的设计方法。如果有状态向量，且满足下态，则系统的平衡状态。从2.2.2.2 Lyapunov的意义上讲，稳定性概念，2.2.2是Lyapunov稳定性理论的设计方法，二维情况下系统稳定性的几何解释，平衡状态为稳定：平衡状态为不稳定：平衡状态为一致稳定333660，对于格式(2.29)中所述的动态系统，给定错误的另一个正数如果找不到满足平衡点和给定邻居稳定条件的相对邻居，则系统在该平衡点不稳定。也就是说，系统不稳定。，如果与选定的邻居和初始时间点无关，即初始时间稳定条件没有变化，则称平衡状态一致稳定。二维情况下系统渐近稳定性的几何解释，平衡状态逐步稳定：2.2.2.2 Lyapun

7、ov意义上的稳定性概念，2.2.2按Lyapunov稳定性理论的设计方法，形式(2.29)说明，平衡状态一致，逐步稳定。如果平衡状态是渐进的，并且系统稳定性与初始点无关，则系统一致地称为逐步稳定。平衡状态为全局逐步稳定的：例如，公式(2.29)中所述的动态系统。如果系统的平衡状态满足状态空间中的所有初始状态，则平衡状态全局逐渐稳定。2.2.2.3 Lyapunov稳定性定理，2.2.2使用Lyapunov稳定性理论的设计方法。表示能量时，物体从高能比特到低能比特的运动过程特性可以表示为：Lyapunov是由状态变量描述的能量函数是虚构的，该函数称为Lyapunov函数。定义：例如，当是2D状态

8、向量时，决定下一个函数性质的是正数。正半定；是否定的；是反负集；不确定；2.2.2.3 Lyapunov稳定性定理，2.2.2使用Lyapunov稳定性理论的设计方法。对称矩阵对非零牙齿向量满意时，矩阵是正定矩阵。互补概念：修正矩阵，判断修正矩阵的方法，求出A的所有特征值。如果a的特征值为正值，则a是正值。如果a的特征值全部为负，则a为负。2.计算a的各阶主常识。如果a的各阶主常识都大于0，那么a就是正。在A的各阶相制式中，奇数阶股票为负，偶数阶为正，A为负。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，定理5.1(连续时间系统的Lyapunov稳定性定理)，2.2

9、.2.3 Lyapunov稳定性定理，2.2.2 Lyapunov稳定性理论的设计方法，)，如果渐近稳定，那么，全局渐近稳定。2.2.2.3 Lyapunov稳定性定理，使用2.2.2 Lyapunov稳定性理论的设计方法，定理5.2线性常数系统的Lyapunov稳定性定理，线性常数系统的(2.30)，定理5，即渐近稳定。线性常数系统Lyapunov方程，正定矩阵，2.2.2.3 Lyapunov稳定性定理，2.2.2 Lyapunov稳定性理论的设计方法，定理5.3(离散时间系统的Lyapunov稳定性定理)，渐近稳定，那时全局几乎稳定，应用线性离散系统Lyapunov方程，例如Lyapun

10、ov稳定性定理分析系统的稳定性，2.2.2.3 Lyapunov稳定性定理，2.2.2是使用Lyapunov稳定性理论的设计方法，系统唯一的平衡状态是.如你所见，平衡状态稳定。假设，那么，是的，当时，也就是说，有。因此，仅在状态空间的原点。对于状态空间中除原点外的所有点，始终不为零牙齿。因此，平衡状态逐步稳定。因此，称为原点的平衡状态全局渐近稳定。，使用2.2.2 Lyapunov稳定性理论的设计方法，使用2.2.2.4 Lyapunov稳定性理论的设计方法，模型参考自适应控制系统，(2.34)，参考模型的状态方程，可曹征系统的状态方程，(2 .(2.39)，2.2.2采用Lyapunov稳定

11、性理论的设计方法，2.2.4采用Lyapunov稳定性理论的设计方法，参考模型和可曹征系统完全匹配，即替代表达式(2.2.2采用Lyapunov稳定性理论的设计方法将二次正定函数构造为Lyapunov函数)。其中，2.3自曹征控制、2.3.1概述、自曹征控制系统由常规控制系统和可变机制组成。参数/状态估计器：根据系统输入和输出数据在线识别控制系统的结构或参数。计算控制器参数设计：计算控制器的参数，然后调整控制循环中可曹征控制器的参数。自主曹征控制系统目的：根据特定的自适应规律调整可曹征控制器参数，以适应控制系统的不确定性，运行良好。2.3自曹征控制，模型参考自适应控制系统，自曹征控制系统结构，

12、2.3.1概述，模型参考自适应控制和自曹征控制系统结构之间的区别，模型参考自适应控制系统：一般控制系统自适应机制参考模型，自曹征控制系统：一般控制系统自适应机制，2 . 3 . 3 . 2动态过程参数估计的最小二乘法，2 (2.46，(2.44)，2.3.2动态过程参数估计的最小二乘法，2.3.2.1默认最小二乘法方法，格式(2.44)牙齿矢量格式。 注：(2.47)、输入(2.48)、矩阵矢量格式：(2.49)、(2.50)、最小二乘法参数估计原理是在参数矢量集中找到的估计值。系统模型误差尽可能小。也就是说，(2.51)中显示的性能指标最小。(2.51)，(2.3.2动态过程参数估计的最小二乘法，2.3.2.1默认最小二乘法方法，(2.4